半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

半导体装置具有：具有n型的导电型的第一半导体层，其由氮化镓系半导体形成；具有p型的导电型的第二半导体层，其层叠在第一半导体层的正上方，由以1×10

Semiconductor Device and Its Manufacturing Method

Semiconductor devices have: a first semiconductor layer with n-type conductivity, which is formed by a GaN-based semiconductor; a second semiconductor layer with p-type conductivity, which is superimposed directly above the first semiconductor layer and is formed by a 1*10 semiconductor layer.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及一种半导体装置及其制造方法。
技术介绍
氮化镓(GaN)系半导体作为高耐压、高输出的高频电子元件材料和能够发出红光至紫外光的发光元件材料而受到关注。在使用GaN系半导体来形成作为二极管发挥功能的pn结的情况下，例如，利用p型杂质浓度为1018cm-3左右且厚度为数百nm左右的p型GaN系半导体层与p型杂质浓度为1020cm-3左右且厚度为数十nm左右的p型GaN系半导体层的层叠构造，来构成p型半导体层(例如参照专利文献1)。专利文献1：日本特开2015-149391号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题如果能够使p型半导体层的结构简单化，则从简化p型半导体层的制造工序等观点来看是优选的。本专利技术的一个目的在于提供一种作为使用GaN系半导体的pn结二极管来发挥功能的、能够实现p型半导体层的结构的简单化的半导体装置及其制造方法、以及能够在该半导体装置及其制造方法中使用的半导体层叠物。用于解决问题的方案根据本专利技术的一个观点，提供一种半导体装置，其具备：具有n型的导电型的第一半导体层，其由氮化镓系半导体形成；具有p型的导电型的第二半导体层，其层叠在所述第一半导体层的正上方，由以1×1020cm-3以上的浓度添加有p型杂质的氮化镓系半导体形成；第一电极，其被配置成与所述第一半导体层接触；以及第二电极，其被配置成与所述第二半导体层接触，所述半导体装置作为pn结二极管来发挥功能。根据本专利技术的其它观点，提供一种半导体装置的制造方法，其具有以下工序：准备具有第一半导体层和第二半导体层的半导体层叠物，该第一半导体层由氮化镓系半导体形成，具有n型的导电型，该第二半导体层层叠在所述第一半导体层的正上方，由以1×1020cm-3以上的浓度添加有p型杂质的氮化镓系半导体形成，具有p型的导电型；形成第一电极，该第一电极被配置成与所述第一半导体层接触；以及形成第二电极，该第二电极被配置成与所述第二半导体层接触，所述方法制造作为pn结二极管来发挥功能的半导体装置。根据本专利技术的另一观点，提供一种半导体层叠物，其具有：具有n型的导电型的第一半导体层，其由氮化镓系半导体形成；以及具有p型的导电型的第二半导体层，其层叠在所述第一半导体层的正上方，由以1×1020cm-3以上的浓度添加有p型杂质的氮化镓系半导体形成，能够使所述半导体层叠物作为pn结二极管来发挥功能。专利技术的效果能够利用使用p型杂质浓度为1×1020cm-3以上的浓度的p型半导体层(第二半导体层)的pn结，来形成使用氮化镓系半导体的二极管。因此，不需要p型杂质浓度小于1×1020cm-3(例如1018cm-3左右)的p型氮化镓系半导体层。由此，能够使p型半导体层的结构简单，能够简化p型半导体层的制造工序。另外，能够使p型半导体层薄，从而能够使因p型半导体层引起的正向动作时的电阻降低，来实现消耗电力的降低。附图说明图1是本专利技术的第一实施方式的半导体装置的概要截面图。图2的(a)和图2的(b)是表示第一实施方式的半导体装置的制造工序的概要截面图。图3的(a)和图3的(b)是表示第一实施方式的半导体装置的制造工序的概要截面图。图4的(a)和图4的(b)分别是表示针对制作出的pn结二极管的样本的正向的电流-电压特性的图表和表示针对制作出的pn结二极管的样本的反向的电流-电压特性的图表。图5是表示第二实施方式的半导体装置的概要截面图和表示p侧下部电极的形状的概要俯视图。图6的(a)和图6的(b)是表示第二实施方式的半导体装置的制造工序的概要截面图。图7是表示半导体层叠物的例子的概要截面图。图8是比较方式的半导体装置的概要截面图。具体实施方式参照图1来例示地说明本专利技术的第一实施方式的半导体装置100。图1是第一实施方式的半导体装置100的概要截面图。半导体装置100具有：具有n型的导电型的半导体层10，其由氮化镓(GaN)系半导体形成；具有p型的导电型的半导体层20，其层叠在n型半导体层10的正上方，由以1×1020cm-3以上的浓度添加有p型杂质的GaN系半导体形成；电极30，其被配置成与半导体层10接触；电极40，其被配置成与半导体层20接触，该半导体装置100作为pn结二极管来发挥功能。有时将半导体层10称为n型半导体层10，将半导体层20称为p型半导体层20，将电极30称为n侧电极30，将电极40称为p侧电极40。此外，在下面说明的实施方式中，作为GaN系半导体、也就是说含有镓(Ga)和氮(N)的半导体，例示了GaN，但是作为GaN系半导体，不限定于GaN，也能够使用除了Ga和N以外还根据需要而包含Ga以外的III族元素的GaN系半导体。作为Ga以外的III族元素，例如能够列举出铝(Al)、铟(In)。但是，从降低晶格畸变的观点出发，优选的是，含有Ga以外的III族元素的GaN系半导体以相对于GaN的晶格失配为1％以下的方式含有Ga以外的III族元素。关于GaN系半导体中容许的含有量，例如对于AlGaN中的Al，含有量为III族元素中的40原子百分含量以下，另外例如对于InGaN中的In，含有量为III族元素中的10原子百分含量以下。此外，InAlGaN也可以是以任意的组成将GaN与InAlN中的In为III族元素中的10原子百分含量以上且30原子百分含量以下的InAlN进行组合而成的InAlGaN。此外，当Al和In的组成处于上述的范围内时，相对于GaN的晶格畸变不容易变大，因此不容易产生裂纹。n型半导体层10例如具有n型GaN基板11与n型GaN层12与n型GaN层13进行层叠而成的层叠构造。n型GaN基板11例如是以2×1018cm-3的浓度添加有硅(Si)来作为n型杂质的基板，厚度例如为400μm。n型GaN层12例如是以2×1018cm-3的浓度添加有Si的层(n层)，厚度例如为2μm。n型GaN层13例如是以1.2×1016cm-3的浓度添加有Si的层(n-层)，厚度例如为13μm。此外，n型半导体层10的构造没有特别限定。例如，n型半导体层10也可以构成为包含未添加n型杂质但是具有n型的导电型的、未掺杂的n型GaN层。在n型半导体层10的正上方、也就是说在n型GaN层(n-层)13的正上方层叠有p型半导体层20。p型半导体层20由p型GaN层21构成。p型GaN层21例如是以2×1020cm-3的浓度添加有镁(Mg)来作为p型杂质的层(p++层)，厚度例如为30nm。由p型半导体层20和n型半导体层10、也就是说由p型GaN层21和n型GaN层13形成pn结。此外，由于在n型半导体层10上层叠有p型半导体层20，因此相比于n型半导体层10的上表面，p型半导体层20的上表面配置于更高的位置(远离基板11的位置)(n型半导体层10的上表面的高度与p型半导体层20的上表面的高度不同)。另外，pn结界面是平坦的。在n型GaN基板11的下表面上设置有n侧电极30。也就是说，n侧电极30被配置成在n型半导体层10的下表面处与n型半导体层10接触。n侧电极30例如由从n型半导体层10侧起依次层叠厚度为50nm的钛(Ti)层和厚度为250nm的铝(Al)层而成的层叠膜形成。在p型GaN层21的上表面上设置有p侧电极40。也就是说，p侧电极40被配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，具有：具有n型的导电型的第一半导体层，其由氮化镓系半导体形成；具有p型的导电型的第二半导体层，其层叠在所述第一半导体层的正上方，由以1×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.26 JP 2016-1661551.一种半导体装置，具有：具有n型的导电型的第一半导体层，其由氮化镓系半导体形成；具有p型的导电型的第二半导体层，其层叠在所述第一半导体层的正上方，由以1×1020cm-3以上的浓度添加有p型杂质的氮化镓系半导体形成；第一电极，其被配置成与所述第一半导体层接触；以及第二电极，其被配置成与所述第二半导体层接触，所述半导体装置作为pn结二极管来发挥功能。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第二半导体层的厚度为小于100nm的厚度。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，所述第二半导体层中的空穴浓度为1×1016cm-3以上的浓度。4.根据权利要求1～3中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，在被施加反向电压时呈现400V以上的耐压。5.根据权利要求1～4中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第二电极被配置成与所述第二半导体层接触且不与所述第一半导体层接触。6.根据权利要求1～4中的任一项所述的半导体装置，其特征在于，所述第二电极被配置成与所述第二半导体层接触且与所述第一半导体层接触，所述半导体装置是作为pn结二极管来发挥功能并且作为肖特基势垒二极管来发挥功能的结势垒肖特基二极管。7.根据权利要求6所述的半导体装置，其特征在于，俯视时的所述第二电极同所述第二半导体层接触的面积相对于所述第二电极同所述第二半导体层接触的面积与所述第二电极同所述第一半导体层接触的面积之和的比率为20％以上。8.一种半导体装置的制造方法，具有以下工序：准备具有第一半导体层和第二半导体层的半导体层叠物...

【专利技术属性】
技术研发人员：三岛友義，堀切文正，
申请(专利权)人：学校法人法政大学，赛奥科思有限公司，住友化学株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP